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++  空気抵抗  ++

  走行および風によって、空気が身体および自転車に衝突することによって生じる抵抗。
空気1m3の質量は約1.2kg ある。

  空気抵抗に影響する要因は:

1. 自転車の速度
  空気抵抗は速度の2乗に比例するので、速度が2倍になると(22=)4倍に、3倍になると(33=)9倍になる。
このように、高速になるほど空気抵抗は走行に必要な動力の大きな割合を占めるようになる。
  例えで言えば、速度が増すほど空気抵抗の壁は益々厚くなり、自分の動力でその壁を破れなくなったときが最高速度となる。
実際は、転がり抵抗の壁なども加わるが、空気抵抗の壁ほどには厚くならない。

2. 面積
  空気抵抗は前面への身体および自転車の投影面積に比例する。MTBのタイヤは面積が大きい。
前傾姿勢は投影面積が減少し、空気抵抗が減る。
競技服は体に密着しているので、面積が最小となる。一方、冬服は面積が大きくなる。

3. 形状
  同じ面積でも流線型の方が空気抵抗が少ない。形状の違いは形状係数で表す。

4. 空気密度
  空気抵抗は空気密度に比例する。冬は気温が低く空気密度が大きいので空気抵抗も大きい。
逆に、夏は気温が高く空気密度が小さいので空気抵抗は小さい。
  高地では気圧が低く空気密度も小さい。そのため空気抵抗も小さい。
メキシコシティは高地で、平地より空気密度が20%ほど小さい。
’70年代および’80年代の速度記録はメキシコシティで出ている。

5. 風向
  45゜前方から吹いている風の空気抵抗は、その風が正面から吹いている場合の空気抵抗の約7割である。
  真横からの風は空気抵抗に対して中立ではなく、その風が正面から吹いている場合の空気抵抗の約1割の空気抵抗を受ける。
  追い風による必要動力減少は、向い風による必要動力増加の約4割である。
例えば、行きと帰りで同じ風速の風が吹いていて、行きは向い風そして帰りは追い風とすると、
帰りの追い風によって回収できる(減少する)動力は行きの風によって増加した動力の約4割である。
  この計算器は正面以外の風向(斜め、横および後方など)の風による空気抵抗は計算できません。

6. ドラフティング
  走行中の体の後ろには渦が発生して圧力が低くなる。後続車はその低圧域に吸い寄せられるので動力が少なくなる。
この現象を利用するために、前の自転車の直ぐ後を走ることはドラフティングと呼ばれる。
  この計算器はドラフティングにたいする計算はできません。

++  ころがり抵抗  ++

  走行することにより、タイヤと路面の間に生ずる抵抗。
ころがり抵抗係数が大きいほど、またタイヤにかかる荷重(地球の引力)が大きいほど大きくなる。式で表すと:
ころがり抵抗 = ころがり抵抗係数 x タイヤにかかる荷重
  (注) タイヤにかかる荷重は、体重、自転車および荷物の質量に働く引力の合計。
これらが軽いところがり抵抗が小さくなる。

  ころがり抵抗係数に影響する要因は:

1. 路面の状態
  路面が粗いほど大きくなる。平坦な舗装路、ざらついた舗装路、無舗装路、砂利道の順に大きくなる。

2. タイヤの形状
  タイヤの接地面の形状が粗いほど大きくなる。ブロックタイヤが最も大きく、スリックタイヤが最も小さい。
空気圧が低く柔らかいタイヤは、変形しながら走るため大きくなる。

3. タイヤの材質
  タイヤおよびチューブの材質によって変わるので、タイヤメーカーはころがり抵抗係数が小さい材質の開発を行っている。
天然ゴム(ラテックス)チューブはブチルゴムチューブより転がり抵抗が小さいが、空気抜けは早い。
天然ゴムはブチルゴムに比べて弾性がはるかに大きいため、タイヤ変形時にタイヤとチューブの間でブチルゴムのような摩擦が生じない。

4. タイヤ空気圧
  タイヤの空気圧が大きいほどタイヤの接地面の変形が少なく、転がり抵抗が小さいが乗り心地は悪くなる。

5. タイヤ外径
  前記(1.~4.)の要因ほど大きくないが、タイヤ外径が大きいほど転がり抵抗は小さい。

++  登坂抵抗  ++

  自転車の位置を高めることに対する抵抗。道路勾配が大きいほど大きくなる。
  登坂によって位置エネルギーが大きくなるので、使われた動力は損失にならない。
下り坂になると、ペダルを漕いで動力をださなくとも、位置エネルギーによって走ることができる。
++  伝動損失  ++

  チェーンおよび軸受の摩擦による損失。
  チェーンの摩擦としては、ブッシュとピン、リンクとリンク、ローラとスプロケットの歯およびリンクとスプロケットの歯の摩擦がある。
  軸受の摩擦としては、ペダル軸受、クランク軸受、チェーンプーリ軸受、前輪軸受および後輪軸受の摩擦がある。
以上